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用Python实现喇叭天线设计小工具(四)

4年前浏览3121

调模

终于到了主调模块了,之前的章节主要介绍了参数计算,波导查值,以及HFSS封装和调用等,所有准备工作已就绪,只差一个“主体”将这些模块调用起来,实现这个功能的便是主调模块main.py。


这一步的编写相对比较简单,按我个人习惯,还是采用了面向对象的编程思路,写一个叫Horn的对象,首先通过对象的初始化功能将输入参数导入进来,然后调用“波导查值”模块确定波导尺寸、“参数计算”模块计算喇叭尺寸,再调用“HFSS调用模块”,通过规定一系列建模动作(如第三节所述),完成HFSS建模和运算。


示意代码如下,如果对于建模的动作有不太明白了,请看上一篇文章的讲解。

import paraCalc
import wg
import sim


class Horn:
   def __init__(self, freq, HPE, HPH, wg_name=None):
       self.freq = freq
       self.HPE = HPE
       self.HPH = HPH
       self.wg_name = wg_name
       self.wg_a, self.wg_b, self.horn_a, self.horn_b, self.horn_l = None, None, None, None, None

   def wg_size(self):
       if self.wg_name is None:
           self.wg_a, self.wg_b = wg.check_by_freq(self.freq)
       else:
           self.wg_a, self.wg_b = wg.check_by_name(self.wg_name)
       return self.wg_a, self.wg_b

   def para(self):
       self.wg_size()
       if (self.wg_a or self.wg_b) is None:
           print('Input error!')
       else:
           self.horn_a, self.horn_b, self.horn_l = paraCalc.calc(self.freq, self.HPE, self.HPH, self.wg_a, self.wg_b)

   def realize_in_hfss(self):
       h = sim.HFSS()

       # 设置变量
       h.set_variable('wg_a', self.wg_a)
       h.set_variable('wg_b', self.wg_b)
       h.set_variable('wg_l', self.wg_a*1.5)
       h.set_variable('horn_a', self.horn_a)
       h.set_variable('horn_b', self.horn_b)
       h.set_variable('horn_l', self.horn_l)
       h.set_variable('wg_t', 0.5)
       h.set_variable('ab', 75/self.freq)

       # 波导内腔
       h.create_centered_rectangle('wg_a', 'wg_b', 0, 'wg_in')
       h.create_centered_rectangle('wg_a', 'wg_b', 'wg_l', 'wg_in_')
       h.connect('wg_in', 'wg_in_')

       # 喇叭内腔
       h.create_centered_rectangle('wg_a', 'wg_b', 'wg_l', 'horn_in')
       h.create_centered_rectangle('horn_a', 'horn_b', 'wg_l horn_l', 'horn_in_')
       h.connect('horn_in', 'horn_in_')

       # 波导外形
       h.create_centered_rectangle('(wg_a wg_t*2)', '(wg_b wg_t*2)', '-wg_t', 'wg')
       h.create_centered_rectangle('(wg_a wg_t*2)', '(wg_b wg_t*2)', 'wg_l', 'wg_')
       h.connect('wg', 'wg_')

       # 喇叭外形
       h.create_centered_rectangle('(wg_a wg_t*2)', '(wg_b wg_t*2)', 'wg_l', 'horn')
       h.create_centered_rectangle('(horn_a wg_t*2)', '(horn_b wg_t*2)', 'horn_l wg_l', 'horn_')
       h.connect('horn', 'horn_')

       # 布尔运算生成喇叭,然后设为PEC
       h.unite('horn', 'wg')
       h.unite('horn_in', 'wg_in')
       h.subtract('horn', 'horn_in')
       h.set_material('horn')

       # 生成区域并赋予辐射边界
       h.create_region('ab')
       h.assign_radiation_region()
       h.insert_radiation_setup()

       # 设置端口
       h.create_centered_rectangle('wg_a', 'wg_b', 0, 'port')
       h.assign_port('port')
       h.insert_analysis_setup(self.freq)

       # 创建报告
       h.create_reports()

       # 保存工程并运行
       h.save_prj()
       h.run()


if __name__ == '__main__':
   f, E, H = 10, 30, 20
   a_horn = Horn(f, E, H)
   a_horn.realize_in_hfss()


以上代码可能没有太多需要解释的,可以看到的是,定义好HFSS接口后,调用过程就很轻松愉快了。

图形交互界面模块

开篇提到过,Python实现图形界面的方法有很多,除了Tkinter属于自带包外,其他著名的包如PyQt、wxPython等都需要额外安装,考虑到我们的小程序功能单一,界面也不需要太花哨,采用Python自带的Tkinter是一种较为经济快捷的选择。


由于第一次写界面,代码质量可能有点差,实现效果也不怎么样,好在我们要做的东西功能简单,不会影响使用。(自我安慰。。。)


不废话,直接上代码。


from tkinter import Tk, Label, StringVar, Entry, Button, Frame, TOP
import main

root = Tk()
root.title('最佳喇叭计算 by kuangzl')
root.geometry('420x280')
root.resizable(width=False, height=False)

tip = Label(root, text='由波束宽度计算喇叭尺寸,\n使得该尺寸下增益最大化', height=3,
           font=('Microsoft YaHei UI', 12, 'italic'))
tip.pack(side=TOP)

frm = Frame(root)
frm.pack()

Label(frm, text='中频(GHz):').grid(row=0, column=0)
Label(frm, text='E面(deg):').grid(row=1, column=0)
Label(frm, text='H面(deg):').grid(row=2, column=0)
Label(frm, text='波导宽(mm):').grid(row=0, column=2)
Label(frm, text='波导窄(mm):').grid(row=1, column=2)
Label(frm, text='喇叭宽(mm):').grid(row=2, column=2)
Label(frm, text='喇叭窄(mm):').grid(row=3, column=2)
Label(frm, text='喇叭长(mm):').grid(row=4, column=2)


def calc():
   f = float(v1.get())
   E = float(v2.get())
   H = float(v3.get())
   horn = main.Horn(f, E, H)
   horn.para()
   v4.set(horn.wg_a)
   v5.set(horn.wg_b)
   v6.set(horn.horn_a)
   v7.set(horn.horn_b)
   v8.set(horn.horn_l)


def hfss():
   f = float(v1.get())
   E = float(v2.get())
   H = float(v3.get())
   horn = main.Horn(f, E, H)
   horn.para()
   horn.realize_in_hfss()


v1 = StringVar()
Entry(frm, textvariable=v1, width=8).grid(row=0, column=1, padx=10, pady=5)
v2 = StringVar()
Entry(frm, textvariable=v2, width=8).grid(row=1, column=1, padx=10, pady=5)
v3 = StringVar()
Entry(frm, textvariable=v3, width=8).grid(row=2, column=1, padx=10, pady=5)


v4 = StringVar()
Label(frm, textvariable=v4, width=10).grid(row=0, column=3)
v5 = StringVar()
Label(frm, textvariable=v5, width=10).grid(row=1, column=3)
v6 = StringVar()
Label(frm, textvariable=v6, width=10).grid(row=2, column=3)
v7 = StringVar()
Label(frm, textvariable=v7, width=10).grid(row=3, column=3)
v8 = StringVar()
Label(frm, textvariable=v8, width=10).grid(row=4, column=3)

Button(frm, text='calc', command=calc).grid(row=4, column=0)
Button(frm, text='hfss', command=hfss).grid(row=4, column=1)

root.mainloop()


这段代码实现的效果是这样的:




点击hfss按钮以后的效果:








小结

至此,该小程序已经完成了九成以上,作为自用已经毫无问题了!但如果还想将程序分享出来,则须打包成可执行文件(如exe),这一步貌似很简单,却有不少的坑,我将在下一节详细介绍。


本篇即到此为止,下一篇将会是终篇,谢谢各位观看(*^_^*)!


Peace!

转载自:知乎@况泽灵,编辑于 2018-11-27


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首次发布时间:2020-10-26
最近编辑:4年前
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